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„Gestohlene“ Masse macht Rote Riesen empfindlicher für Magnetfelder
Einige Rote Riesen zeigen auffällige Lücken in ihren Schwingungsmustern, die bisher extrem starke Magnetfelder nahelegen. Neue Modellrechnungen deuten darauf hin, dass ein früherer Massenzuwachs dieselben Signale schon bei deutlich schwächeren Feldern erzeugen könnte. Die Entwicklungsgeschichte eines Sterns wäre demnach entscheidend, um seine inneren Magnetfelder richtig einzuschätzen.
Klosterneuburg (Österreich). Direkt in das Innere von Sternen lässt sich nicht blicken, denn ihre äußeren Schichten sind undurchsichtig. Dennoch verraten winzige, regelmäßige Helligkeitsschwankungen etwas über ihre innere Struktur. Wie seismische Wellen auf der Erde liefern diese Schwingungen Hinweise auf Vorgänge tief unter der Oberfläche.
Besonders aufschlussreich sind bestimmte Schwingungen Roter Riesen, die bis in die Nähe des Sternkerns reichen. Bei einigen dieser alten, aufgeblähten Sterne fehlen solche sogenannten gemischten Dipolmoden im beobachteten Spektrum nahezu vollständig. Starke Magnetfelder im Inneren gelten als mögliche Ursache, doch die bisher dafür berechneten Feldstärken sind teilweise schwer zu erklären.
Nicolas Muntean vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA) und seine Kollegen haben nun untersucht, ob die Lebensgeschichte eines Roten Riesen die Deutung seiner Schwingungen verändert. Dazu verglichen sie mit dem Sternentwicklungscode MESA berechnete Modelle von Einzelsternen mit solchen, die erst nach Beginn der Riesenphase zusätzliche Masse aufgenommen haben. Die untersuchten Modelle deckten Sternmassen von 1,1 bis zwei Sonnenmassen ab.
Ein solcher Massenzuwachs könnte durch den Austausch von Materie in einem Doppelsternsystem oder eine Verschmelzung entstehen. Weil der bereits entwickelte Kern dabei weitgehend erhalten bleiben kann, unterscheiden sich Masse und Aufbau des Sterninneren von einem gewöhnlich entstandenen Einzelstern gleicher Gesamtmasse. Genau dieser Unterschied verändert die Reaktion der Schwingungen auf ein vorhandenes Magnetfeld.
„Eine bestimmte Schwingungsform im Spektrum fehlt oder ist nur kaum noch sichtbar – als wäre sie herausgeschnitten oder unterdrückt worden“, erklärt Nicolas Muntean.
Die Modellvergleiche zeigen einen deutlichen Effekt bei Roten Riesen mit mehr als 1,6 Sonnenmassen. Nach einem früheren Massenzuwachs können ihre Schwingungen bei gleicher Magnetfeldstärke mehrfach empfindlicher reagieren als die eines gewöhnlich entwickelten Einzelsterns. Wer die abweichende Entwicklungsgeschichte nicht berücksichtigt, könnte die Stärke des inneren Magnetfelds deshalb falsch einschätzen.
Bei schwächeren Feldern unterscheiden sich die aus den Schwingungsfrequenzen abgeleiteten Magnetfeldstärken in bestimmten Modellvergleichen um bis zu 25 Prozent. Wie groß die Abweichung ausfällt, hängt unter anderem davon ab, wie gut Kern und äußere Sternschichten durch die Beobachtungen eingegrenzt werden können. Die Werte sind Ergebnisse der Modellrechnung und keine neuen direkten Messungen von Magnetfeldern.
„Wir sahen einen großen Unterschied – die verschmolzenen Sterne waren deutlich empfindlicher gegenüber dem Magnetfeld.“ So fasst Nicolas Muntean den Modellvergleich zusammen.
Noch deutlicher wird der Einfluss bei Magnetfeldern, die stark genug sind, um die gemischten Dipolmoden nahezu verschwinden zu lassen. In besonders ausgeprägten Modellfällen sinkt die dafür erforderliche kritische Feldstärke nach einem Massenzuwachs um bis zu rund 80 Prozent. Diese Verringerung gilt für die untersuchten Modellbedingungen und lässt sich nicht pauschal auf alle Roten Riesen übertragen.